DE3716775C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Drehmomentübertragungssystem für ein
vierradgetriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Hauptan
spruches.
Bei herkömmlichen vierradgetriebenen Fahrzeugen mit einem zentralen
Differential - man bezeichnet dies als kontinuierlichen
Allradantrieb - wirkt das zentrale Differential im Sinne einer
gleichförmigen Verteilung des Maschinen-Drehmomentes auf die
Vorder- und auf die Hinterräder.
Es ist bekannt, daß das Verteilungsverhältnis des Drehmomentes
einen Einfluß auf das Fahrverhalten, das Lenkverhalten, die
Stabilität und die Startcharakteristik des Fahrzeugs ausübt.
Insbesondere dann, wenn die Verteilung auf die Vorderräder zunimmt,
erzielt man eine hohe Kurvenstabilität bei hohen
Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten, wenn die Verteilung auf
die Hinterräder zunimmt, wird die Lenkbarkeit des Fahrzeuges
bei niedrigen Geschwindigkeiten verbessert. Bei
herkömmlichen allradgetriebenen Fahrzeugen kann das
Drehmomentverteilungsverhältnis zwischen Vorder- und
Hinterrädern nicht verändert werden.
Aus der DE-OS 21 25 628 oder der AT-PS 3 02 823 sind Drehmomentübertragungssysteme
der eingangs genannten Art bekannt.
Bei diesen Anordnungen gibt es jedoch nur verschiedene
Schaltstellungen der Getriebe, eine steuerbare Einstellung
der Drehmomentverteilung ist mit den bekannten Systemen
nicht möglich.
Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik, ist es Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein Drehmomentübertragungssystem
der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden,
daß eine Verteilung des Drehmomentverhältnisses auf
die Vorder- und Hinterräder abhängig von den Fahrbedingungen
einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches
1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind
die Kupplungseinheiten als fluidbetätigte Mehrscheibenkupplungen
ausgebildet.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung, die anhand von Abbildungen näher
erläutert werden. Hierbei zeigen
Fig. 1a und 1b schematische Darstellungen einer ersten bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Systems;
Fig. 2 bis 4 schematische Darstellungen ähnlich der nach
Fig. 1 von weiteren bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung.
Bei der nachfolgenden Beschreibung werden auch Betriebsweisen
der Systeme beschrieben, woraus hervorgeht, daß
sich die vorliegende Erfindung auch auf ein entsprechendes
Verfahren bezieht.
In Fig. 1 ist ein Drehmomentübertragungssystem für ein
vierradgetriebenes Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung
gezeigt. Ein Motor 1 ist in Längsrichtung in
einem Kraftfahrzeug, und zwar in dessen Frontabschnitt
montiert und bildet so einen Durchgangs-Wellentyp. Das
Übertragungssystem ist in einem Übertragungsgehäuse
angeordnet und umfaßt eine Kupplung 2, ein Getriebe
4 und ein Verteilergetriebe 18. Das Getriebe 4
umfaßt eine Eingangswelle 3, eine rohrförmige Ausgangswelle
5, parallel zur Eingangswelle 3, vier Paare von
Wechselrädern 6 bis 9 entsprechend einem ersten bis vierten
Gang und Synchroneinrichtungen 10 und 11. Die Synchroneinrichtungen
10 und 11 sind zwischen den Wechselrädern
6 und 7 sowie den Wechselrädern 8 und 9 angeordnet.
Das Rückwärtsrad 12, das auf der Eingangswelle 3 montiert
ist, kämmt mit einem Rad 13, das auf einer Seite einer
Hülse der Synchroneinrichtung 10 montiert ist und
zwar über ein (nicht gezeigtes) Ritzel für den Rückwärtsgang.
Eine Vorderachsantriebswelle 14 ist in der Ausgangswelle 5
über ein Lager 16a drehbar gelagert. Ein Antriebsritzel
15 am Vorderende der Welle 14 kämmt mit einem Kegelrad
17 eines Frontdifferentials 16, um ein Drehmoment auf die Vorderräder
zu übertragen.
In dem hinter dem Getriebe angeordneten Verteilergetriebe 18
ist parallel zur Vorderachsantriebswelle 14 eine
Hinterachsantriebswelle 19 angeordnet. Die Hinterachsantriebswelle
19 ist über eine Welle 20 und ein Hinterachsdifferential
21 mit den Hinterrädern verbunden. Das Planetengetriebe
30 umfaßt ein Sonnenrad 31, ein Hohlrad 32 mit
Innenverzahnung, Planetenräder 33, die mit dem Sonnenrad
31 und der Innenverzahnung des Hohlrades 32 kämmen
und einen Planetenträger 34, auf dem die Planeten 33
sitzen. Ein erstes Zahnrad 35 ist an den Planetenträger
34 angeformt. Der Planetenträger 34 ist mit der Ausgangswelle
5, das Sonnenrad 31 ist mit einem zweiten Zahnrad
23a verbunden, das mit einem dritten Zahnrad 23 kämmt,
welches fest auf der Hinterachsantriebswelle 19 sitzt. Das
erste Zahnrad 35 kämmt mit einem vierten Zahnrad 24, das
drehbar auf der Hinterachsantriebswelle 19 sitzt.
Um die Verteilung des Drehmomentes auf die Vorder- und
Hinterräder zu steuern, oder den Differentialmechanismus
der Planetengetriebeanordnung zu sperren, sind erste und
zweite hydraulisch betätigte Mehrscheibenreibungskupplungen 40
und 45 an der Vorderachsantriebswelle 14 und an der Hinterachsantriebswelle
19 vorgesehen. Die erste Kupplung 40 umfaßt
innere Scheiben 41, welche mit dem Hohlrad 32 des Planetengetriebes
30 verbunden sind, sowie bewegbare äußere
Scheiben 41a, die an einer Trommel 42 sitzen, wobei weiterhin
eine Druckkammer 40a und eine Feder 42a vorgesehen
sind. Die Trommel 41 ist mit der Vorderachsantriebswelle 14
verbunden. Die zweite Kupplung 45 umfaßt bewegbare innere
Scheiben 46, die mit dem Zahnrad 24 verbunden sind,
eine Trommel 47 mit äußeren Scheiben 46a, die mit der
Hinterachsantriebswelle 19 verbunden ist, sowie eine Druckkammer
45a und eine Feder 47a.
Das System zur Steuerung der Drehmomentverteilung umfaßt
eine Steuereinheit 50, eine Ölpumpe 51, sowie ein erstes
und ein zweites Steuerventil 52 bis 53. Die Steuerventile
52, 53 dienen dazu, den Kupplungen 40 und 45 Öl zuzuführen
bzw. den Zustrom zu steuern. Die Steuereinheit
50 ist derart ausgebildet, daß eine den momentanen Fahrbedingungen
entsprechende Drehmomentverteilung eingestellt
wird. Ausgangssignale der Steuereinheit 50 werden
den Ventilen 52 und 53 zugeführt, so daß dadurch der
Druck in den Kupplungen 40 und 45 eingestellt wird. Weiterhin
ist die Steuereinheit 50 mit (hier nicht gezeigten)
Fühlern für die Geschwindigkeit und den Lenkwinkel
verbunden, so daß die Fahrbedingungen der Steuereinheit
50 selbsttätig mitgeteilt werden. Darüber hinaus sind
vom Fahrer zu betätigende Schaltorgane vorgesehen, z. B.
um in schwierigem Gelände angepaßte Fahrbedingungen einstellen
zu können.
Wenn sich das Fahrzeug im normalen Fahrzustand befindet,
also in dem Zustand, in dem es zumeist betrieben wird, so
gibt die Steuereinheit 50 entsprechende Signale ab und
schließt die Steuerventile 52, 53, so daß der in den
Kammern 40a und 46a vorliegende Druck abgesenkt wird.
Dadurch rückt die erste Kupplung 40 ein, die zweite
Kupplung 45 rückt aus und zwar über die Wirkung der Federn
42a bzw. 46a. Dementsprechend wird das Hohlrad 32
an die Vorderantriebswelle 14 gekoppelt.
Die Leistung des Motors 1 wird über das Getriebe 4
durch die Kupplung 2 und die Eingangswelle 3 sowie weiterhin
durch den Planetenträger 34 des Planetengetriebes 30
und die Ausgangswelle 5 übertragen. Das Drehmoment wird
auf die Vorderachsantriebswelle über die Planetenräder 33,
das Hohlrad 32, die erste Kupplung 40, die Vorderachsantriebswelle
5 und das Vorderachsdifferential 16 übertragen.
Das Drehmoment des Hohlrades 32 wird auf die Hinterräder
über die Planetenräder 33, das Sonnenrad 31, die Zahnräder
23a, 23, die Hinterantriebswelle 19, die Welle 20
und das Hinterachsdifferential 21 übertragen. Die Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen den Vorder- und den Hinterrädern
wird durch das Wandern der Planetenräder 33 um
das Sonnenrad und in dem Hohlrad 32 kompensiert. In dieser
Weise wirkt das Planetengetriebe 30 als zentrales
Differential. Demzufolge wird ein kontinuierlicher Allradbetrieb
mit zentralem Differential aufgebaut. Nachdem
das Drehmoment auf die Vorder- und die Hinterräder über
das Sonnenrad 31 bzw. das Hohlrad 32 übertragen wird,
teilt sich das Drehmoment entsprechend dem Unterschied
zwischen den Zahnverhältnissen des Sonnenrades 31 zum
Hohlrad 32 auf (der Durchmesser des Hohlrades ist größer
als derjenige des Sonnenrades). Demzufolge ist das auf
die Vorderräder übertragene Drehmoment TF größer als das
auf die Hinterräder übertragene Drehmoment TR (TF ≦λτ TR),
wodurch die Lenkbarkeit beim Kurvenfahren des Kraftfahrzeuges
verbessert wird.
Wenn der Öldruck in der ersten und der zweiten Kupplung
40, 50 steigt, so wird das von der ersten Kupplung 40
übertragene Drehmoment abgesenkt, das von der zweiten
Kupplung 45 übertragene Drehmoment steigt. Nachdem das
Drehmoment zusätzlich auf die Hinterachsantriebswelle 19
übertragen wird, steigt das auf die Hinterräder übertragene
Drehmoment, wodurch wiederum das auf die Vorderräder
übertragene Drehmoment sinkt.
Wenn das Kraftfahrzeug auf unebener Fahrbahn betrieben
wird, so gibt die Steuereinheit 50 Sperrsignale ab, wodurch
das Steuerventil 52 geöffnet und das Steuerventil
53 geschlossen wird. Zur selbsttätigen Einstellung kann
hier z. B. ein Schlupf-Fühler vorgesehen sein, der den
Schlupf zwischen Vorder- und Hinterrädern feststellt,
oder aber ein "Zustandsdetektor" für die Straßenverhältnisse,
z. B. ein Aufnehmer für vertikal wirkende Beschleunigungen.
Auf diese Weise wird Öldruck der Kammer 47a
der Kupplung 45 zugeführt, wodurch beide Kupplungen einrücken.
Dementsprechend wird das Drehmoment der Ausgangswelle
5 über den Planetenradträger 34, die Planetenräder
33, das Hohlrad 32 und die Kupplung 40 auf die
Vorderräder übertragen und direkt auf die Hinterräder
über die Zahnräder 35, 24 und die Kupplung 45. Ein Teil
des auf die Hinterräder übertragenen Drehmomentes wird
über die Zahnräder 23, 23a, das Sonnenrad 31, die Planetenräder
33 und das Hohlrad 32 auf die Vorderräder übertragen.
Nachdem die Durchmesser der Zahnräder 32, 35 und
24 im wesentlichen gleich sind, ist das Drehmoment TF
auf die Vorderräder im wesentlichen gleich dem Drehmoment
TR auf die Hinterräder (TF ≈ TR).
Wenn das Kraftfahrzeug bei niedriger oder mittlerer Geschwindigkeit
um eine Kurve fährt, so werden beide
Steuerventile geöffnet, so daß die Kupplung 40 ausrückt.
Dementsprechend wird kein Drehmoment auf die Vorderräder
übertragen, was wiederum die Lenkbarkeit des Kraftfahrzeuges
verbessert.
Die Betriebsbedingungen für die Kupplungen zur Erzielung
der oben erwähnten Drehmomentverteilungen sind in
der folgenden Tabelle aufgezeigt.
Bei normaler Fahrt, die häufig benützt wird, wird keine
der Kupplungen 40 und 45 mit Öldruck versorgt. Demzufolge
wird der durch die Druckversorgung auftretende Energieverlust
vermindert, die Normalbelastung der vorzusehenden
Dichtungen usw. ist zudem gering.
Fig. 2 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, wobei die Konstruktion des Drehmomentübertragungssystems
dieselbe ist wie bei der ersten
bevorzugten Ausführungsform, außer für die Anordnung
der Planetengetriebeanordnung in der Übertragungsanordnung
18.
Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist ein erstes
Zahnrad 35a entsprechend dem ersten Zahnrad 35 bei
der ersten bevorzugten Ausführungsform am Umfang des
Hohlrades 32 ausgebildet. Der Durchmesser des ersten
Rades 35a ist derselbe wie der des zweiten Zahnrades
23a. Die übrigen Teile der Ausführungsform gemäß Fig. 2
sind dieselben wie die nach Fig. 1 und weisen dieselben
Bezugsziffern auf. Die Wirkungsweise dieses Systems ist
auch dieselbe wie die bei der ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, wobei die Vorteile dieser Anordnung
in einem vereinfachten Aufbau liegen.
Bei der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
die in Fig. 3 erläutert wird, ist das Planetengetriebe
30 dasselbe wie das nach Fig. 2. Bei der in Fig. 3
gezeigten Ausführungsform sind jedoch die zweiten und
dritten Zahnräder 23a und 23 aus Fig. 2 nicht vorgesehen;
die erste und die zweite Kupplung 40, 45 unterscheiden
sich von denen nach Fig. 2 in Hinsicht auf ihre Konstruktion.
Insbesondere umfaßt die erste Kupplung 40
bewegbare innere Scheiben 41b, äußere Scheiben 41c, eine
Druckkammer 40b und eine Feder 42b. Die zweite Kupplung
45 umfaßt Scheiben 46b, bewegbare äußere Scheiben
46c und eine Öldruckkammer 45b, sowie eine Feder 47b.
Wenn das Kraftfahrzeug in normaler Betriebsweise fährt,
so gibt die Steuereinheit 50 bei dieser bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung entsprechende Signale ab, um
die Steuerventile 52 und 53 zu schließen, so daß der
den Kammern 40b und 45b zugeführte Druck reduziert wird.
Auf diese Weise rückt die erste Kupplung 40 aus, die
zweite Kupplung 45 rückt ein.
Dementsprechend wird das Drehmoment auf die Vorderantriebsräder
über den Planetenradträger 34, die Planetenräder
33, das Sonnenrad 31 und die Vorderachsantriebswelle
14 übertragen. Das Drehmoment wird außerdem auf die Hinterachsantriebswelle
19 über den Planetenradträger 34, die
Planetenräder 33, das Hohlrad 32 und die Zahnräder 35a,
24 übertragen. Der Drehzahlunterschied zwischen den Vorder-
und den Hinterrädern wird über das Planetenradgetriebe
30 aufgefangen, das als zentrales Differential
arbeitet. Das Drehmoment wird in Übereinstimmung mit dem
Übersetzungsverhältnis von Sonnenrad 31 und Hohlrad 32
übertragen. Demzufolge ist das auf die Vorderräder übertragene
Drehmoment TF geringer als das auf die Hinterräder
übertragene Drehmoment TR (TF ≦ωτ TR).
Wenn das Kraftfahrzeug auf schlechter Straße betrieben
wird, so gibt die Steuereinheit 50 Sperrsignale ab, wodurch
das Steuerventil 52 geschlossen, das Steuerventil
53 geöffnet wird. Dadurch wird der Kammer 40b der Kupplung
40 Öldruck zugeführt, so daß beide Kupplungen einrücken.
Dementsprechend wird das Drehmoment der Ausgangswelle
5 auf die Vorderräder über den Planetenradträger
34, die Planetenräder 33, das Hohlrad 32 und die
Kupplung 40 übertragen, auf die Hinterräder gelangt das
Drehmoment über die Zahnräder 35a, 24 und die Kupplung
45. Nachdem die Durchmesser der Zahnräder 32, 35a und 24
im wesentlichen gleich sind, ist auch das Drehmoment TF
der Vorderräder im wesentlichen gleich dem Drehmoment
TR der Hinterräder (TF ≈ TR).
Wenn das Kraftfahrzeug bei mittlerer oder niedriger Geschwindigkeit
um Kurven fährt, so werden beide Steuerventile
52, 53 geöffnet, so daß die Kupplung 45 ausgerückt
wird. Dementsprechend wird kein Drehmoment auf die
Hinterräder übertragen, was die Lenkbarkeit des Kraftfahrzeuges
verbessert.
Die Betriebsbedingungen der Kupplung für die oben erwähnten
Drehmomentverteilungen sind in der nachfolgenden Tabelle
gezeigt.
Bei der vierten, in Fig. 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Planetenradträger 34, der
mit der Ausgangswelle 5 verbunden ist, mit den bewegbaren
inneren Scheiben 41b der Kupplung 40 verbunden. Im
übrigen entsprechen die Teile dieses Systems der dritten,
in Fig. 3 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Wirkungsweise des Systems nach Fig. 4 ist
dieselbe wie die des Systems nach Fig. 3, wobei hier ein
vereinfachter Aufbau erzielt werden kann.
Claims (2)
1. Drehmomentübertragungssystem für ein vierradgetriebenes
Kraftfahrzeug mit einem Motor (1), einem Getriebe (4),
einer Vorderachsantriebswelle (14) zum Übertragen des Drehmomentes
des Getriebes (4) auf die Vorderräder, mit einer
Hinterachsantriebswelle (19) zum Übertragen des Drehmomentes
des Getriebes (4) auf die Hinterräder, mit einem Planetengetriebe
(30) mit zwei Getriebeausgangsteilen, nämlich einem
Hohlrad (32) und einem Sonnenrad (31) und mit einem
Planetenradträger (34), der an eine Ausgangswelle (5) des
Getriebes (4) gekoppelt ist, wobei das Planetengetriebe (30) ein Drehmoment von den Getriebeausgangsteilen
zur Vorderachsantriebswelle (14) bzw. zur
Hinterachsantriebswelle (19) überträgt, und mit zwei Kupplungseinheiten
(40, 45), von denen eine erste zwischen dem
Hohlrad (32) und der Vorder-
oder Hinterachsantriebswelle (14, 19) sitzt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Kupplungseinheit (40, 45) entweder zwischen
dem Hohlrad (32) und dem Sonnenrad (31),
oder zwischen dem Planetenträger (34) und dem
Sonnenrad (31) angeordnet ist;
und daß Steuermittel (50, 53) zum Steuern der Kupplungseinheiten
(40, 45) derart vorgesehen sind, daß die Kupplungseinheiten
(40, 45) eine kontinuierlich einstellbare Verteilung des Getriebe-
Ausgangsdrehmomentes zwischen den Vorder- und den Hinterrädern
sicherstellen.
2. System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kupplungseinheiten fluidbetätigte Mehrscheibenkupplungen
(40, 45) umfassen.
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JP16303086A JPS6320230A (ja) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | 4輪駆動装置 |
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